專利名稱：滅火器仿真教學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于教學(xué)儀器領(lǐng)域，是一種集成火源模擬及滅火器操作的教學(xué)、訓(xùn)練、考試于一體的仿真教學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
大火無情，火患猛于虎，火災(zāi)是人們生產(chǎn)生活中重大的安全隱患。這是近幾年內(nèi)我國發(fā)生的幾起重大火災(zāi)事件，人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)；雖然有消防員的搶救措施，但是造成的損失依然十分重大。在重大事故之后，人們也在不斷地思考如何減少火災(zāi)的發(fā)生或者減少其帶來的損失，但是依然沒有很大的成效。在這個(gè)高速發(fā)展的嶄新時(shí)代，人們更加的關(guān)注生命和安全的重要性，因此要從人們的火災(zāi)意識上根本解決這類問題。但是，宣傳消防意識和教授滅火器的使用方法還未能普及，一方面，滅火器屬于消耗性產(chǎn)品，費(fèi)用較高；另一方面，大部分滅火器的成分會(huì)污染環(huán)
^Mi ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以超聲波代替滅火劑的模擬滅火器罐及模擬火源的滅火器仿真教學(xué)裝置，以實(shí)現(xiàn)能夠在各種環(huán)境下進(jìn)行消防訓(xùn)練。實(shí)現(xiàn)無人教學(xué)模式，即由語音完全指導(dǎo)操作過程；實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練模式，即語音指導(dǎo)操作過程，當(dāng)操作正確時(shí)提示進(jìn)行下一步；實(shí)現(xiàn)模擬考試模式，即操作每一項(xiàng)之后提示正確或錯(cuò)誤，以便達(dá)到培訓(xùn)后誤操作降低為零的目的。本發(fā)明是由以發(fā)射超聲波代替滅火劑的模擬滅火器罐和以接收超聲波而至熄火的模擬火源構(gòu)成；所述模擬滅火器罐包括一其上端設(shè)有噴射膠管和頂部設(shè)有鴨嘴式壓把的普通滅火器罐體，壓把嘴內(nèi)設(shè)有超聲波發(fā)射按鈕開關(guān)及檢測開關(guān)，罐體表面上部設(shè)有總電源開關(guān)按鈕及模式一、二、三的選擇按鈕；在噴射膠管管口內(nèi)設(shè)有發(fā)射超聲波測距模塊、噴射膠管內(nèi)設(shè)置的加速度傳感器；設(shè)置在罐體內(nèi)的微功率無線數(shù)傳模塊A，含有微處理器I和微處理器II、功放模塊、MAX232電路模塊、中文語音合成模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和電源模塊的主控制單元，設(shè)置在罐體底部的與主控制單元中的電源模塊電連接的蓄電池； 設(shè)置在罐體內(nèi)的與功放模塊輸出端口電連接的揚(yáng)聲器；所述的微功率無線數(shù)傳模塊A通過串口線與主控制單元上的RS-232接口電連接， RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器I的T)(D、RXD引腳電連接；發(fā)射超聲波測距模塊通過導(dǎo)線與主控制單元上的微處理器I的I/O引腳電連接；加速度傳感器通過導(dǎo)線與主控制單元上的微處理器I的I/O引腳電連接；所述的三個(gè)模式選擇按鈕分別與主控制單元上的微處理器I的I/O引腳電連接； 總電源開關(guān)按鈕與電源模塊控制端電連接；所述中文語音合成模塊的RXD、TXD通過導(dǎo)線與微處理器II的T)(D、RXD引腳電連接，中文語音合成模塊的輸出端與功放模塊相連接；所述微處理器I的Pl. 2-P1. 51/0引腳通過導(dǎo)線與微處理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引腳電連接；所述模擬火源包括一呈房子形狀的殼體、在該殼體頂部設(shè)置的作為模擬火焰的紅色絲綢、設(shè)置在該殼體內(nèi)向紅色絲綢吹風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)、與模擬滅火器罐中的微功率無線數(shù)傳模塊A互相通信的微功率無線數(shù)傳模塊B、接收超聲波測距模塊、開關(guān)電源、含有微處理器III、MAX232電路模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和固態(tài)繼電器的副控制單元；所述的鼓風(fēng)機(jī)與固態(tài)繼電器的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的輸入引腳通過導(dǎo)線與所述開關(guān)電源的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的控制引腳通過導(dǎo)線與微處理器III的I/ 0引腳電連接；所述微功率無線數(shù)傳模塊B通過串口線與副控制單元上的RS-232接口電連接， RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器III的T)(D、RXD引腳電連接，接收超聲波測距模塊通過導(dǎo)線與副控制單元上的微處理器III的I/O引腳電連接。本發(fā)明的工作原理是按下滅火器罐上的總電源開關(guān)，蓄電池為主控制單元中電源模塊供電，滅火器罐內(nèi)電路工作。主控制單元中微處理器II將要播放的內(nèi)容通過T)(D引腳送給中文語音合成芯片的R )引腳使芯片播放預(yù)先加載進(jìn)微處理器II的文本內(nèi)容，音頻輸出引腳接功放的輸入以實(shí)現(xiàn)對音頻信號的放大，最后接揚(yáng)聲器播放音頻文件變?yōu)槿硕陕犚姷穆曇簦话聪履Ｊ竭x擇按鈕后，與相應(yīng)模式選擇按鈕的微處理器I引腳變?yōu)榈碗娖剑⑻幚砥鱅檢測到低電平信號后控制程序進(jìn)入相應(yīng)工作模式；拔下保險(xiǎn)銷使原本由保險(xiǎn)栓擠壓使檢測開關(guān)閉合的狀態(tài)變?yōu)殚_啟，這時(shí)微處理器I對應(yīng)I/O引腳變?yōu)楦唠娖剑⑻幚砥鱅 進(jìn)行分析后，判定保險(xiǎn)銷已拔下；加速度傳感器采集橡膠軟管運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(加速度)將其轉(zhuǎn)化為電信號并將其傳送回微處理器I中，有微處理器I進(jìn)行分析運(yùn)算，判斷橡膠軟管是否已抬起；按下壓把可以使壓把內(nèi)的超聲波發(fā)射開關(guān)閉合，從而導(dǎo)致微處理器I對應(yīng)I/O引腳變?yōu)榈碗娖?，微處理器I檢測到低電平信號后，判斷壓把已按下并用微功率無線數(shù)傳模塊A發(fā)射無線信號給微功率無線數(shù)傳模塊B，當(dāng)B收到信號后反饋信號給A，A收到反饋信號時(shí)開始發(fā)射超聲波同時(shí)模擬火焰中接收超聲波測距模塊開始接收超聲波，接收和發(fā)射的同步問題使用延時(shí)方法解決，微處理器III對超聲波脈沖進(jìn)行處理得出使用者與模擬火焰的距離， 然后將其轉(zhuǎn)化為一定的電平信號送給液晶顯示器，進(jìn)而顯示出距離，同時(shí)對距離進(jìn)行分析， 當(dāng)達(dá)到2-4米時(shí)將連接繼電器控制端的微處理器III I/O引腳置為低電平，繼電器關(guān)閉風(fēng)機(jī)及鹵鎢燈的電源，從而風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，鹵鎢燈滅。本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)以語音提示代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)無人化教學(xué)，節(jié)省了教學(xué)資源；通過聲光電、模擬火源，消除了滅火器模擬訓(xùn)練時(shí)的安全隱患；用超聲波收發(fā)裝置代替化學(xué)燃料，以循環(huán)使用的體制實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約保護(hù)環(huán)境；全部教學(xué)過程集成消防器械使用和防火安全知識于一體。


圖1是本發(fā)明裝置中的模擬滅火器罐結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明裝置中的模擬火源結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明裝置模擬滅火器罐中的電路原理圖4是本發(fā)明裝置模擬火源中的電路原理圖。圖5是本發(fā)明裝置中主控制單元程序框6是本發(fā)明裝置中副控制單元程序框圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種滅火器仿真教學(xué)裝置，由以發(fā)射超聲波代替滅火劑的模擬滅火器罐和以接收超聲波而至熄火的模擬火源構(gòu)成；參照圖1和圖3，所述模擬滅火器罐包括一其上端設(shè)有噴射膠管13和頂部設(shè)有鴨嘴式壓把14的普通滅火器罐體5，壓把14嘴內(nèi)設(shè)有超聲波發(fā)射按鈕開關(guān)2及檢測開關(guān) 3，罐體表面上部設(shè)有總電源開關(guān)按鈕4及模式一、二、三的選擇按鈕10、11、12 ；在噴射膠管管口內(nèi)設(shè)有HC-SR04發(fā)射超聲波測距模塊7、噴射膠管內(nèi)設(shè)置的MXC6225XU加速度傳感器6 ；設(shè)置在罐體內(nèi)的JZ863微功率無線數(shù)傳模塊A 1，含有微處理器I和微處理器II、功放模塊、MAX232電路模塊、SYN6288中文語音合成模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和電源模塊的主控制單元8，設(shè)置在罐體底部的與主控制單元8中的電源模塊電連接的12V DRL1. 3-12蓄電池9 ；設(shè)置在罐體內(nèi)的與功放模塊輸出端口電連接的揚(yáng)聲器15 ；所述的JZ863微功率無線數(shù)傳模塊A 1通過串口線與主控制單元8上的RS-232 接口電連接，RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器I的T)(D、RXD引腳電連接； HC-SR04發(fā)射超聲波測距模塊7通過導(dǎo)線與主控制單元8上的微處理器I的I/O引腳電連接；MXC6225XU加速度傳感器6通過導(dǎo)線與主控制單元8上的微處理器I的I/O引腳電連接；所述的三個(gè)模式選擇按鈕10、11、12分別與主控制單元8上的微處理器I的I/O 引腳電連接；總電源開關(guān)按鈕4與電源模塊控制端電連接；所述中文語音合成模塊的RXD、TXD通過導(dǎo)線與微處理器II的T)(D、RXD引腳電連接，中文語音合成模塊的輸出端與功放模塊相連接；所述微處理器I的Pl. 2-P1. 51/0引腳通過導(dǎo)線與微處理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引腳電連接。參照圖2、圖4，所述模擬火源包括一呈房子形狀的殼體、在該殼體頂部設(shè)置的作為模擬火焰的紅色絲綢17、設(shè)置在該殼體內(nèi)向紅色絲綢17吹風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)19、與模擬滅火器罐中的JZ863微功率無線數(shù)傳模塊A 1互相通信的JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 23、 HC-SR04接收超聲波測距模塊16、SP-S55B開關(guān)電源20、含有微處理器III、MAX232電路模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和固態(tài)繼電器的副控制單元22 ；所述的鼓風(fēng)機(jī)19與固態(tài)繼電器的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的輸入引腳通過導(dǎo)線與所述開關(guān)電源20的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的控制引腳通過導(dǎo)線與微處理器 III的I/O引腳電連接；所述JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 1通過串口線與副控制單元22上的RS-232接口電連接，RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器III的T)(D、R)(D引腳電連接，接收超聲波測距模塊7通過導(dǎo)線與副控制單元22上的微處理器III的I/O引腳電連接。為渲染氣氛，在所述的模擬火源的殼體上還設(shè)有與副控制單元中微處理器III I/
60引腳相連接的LCD1602液晶顯示器21、與繼電器輸出引腳相連接的鹵鎢燈18和與繼電器輸出引腳相連接的四聲音樂CK9561報(bào)警器對。所述的微處理器I、微處理器II、微處理器III均為具有40個(gè)引腳的AT89C52單片機(jī)。雙列直插式封裝，8K的ROM和256K的RAM。它的作用是作為中央處理機(jī)構(gòu)，控制各個(gè)組成元件按程序規(guī)定工作。JZ863微功率無線數(shù)傳模塊A 1和JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 15的一個(gè)作用是發(fā)送和接收命令信號，即在HC-SR04超聲波測距模塊A 7發(fā)射超聲波之前，先由JZ863微功率無線數(shù)傳模塊A 1通知JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 15，JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B15 收到之后給JZ863微功率無線數(shù)傳模塊Al —個(gè)反饋信號，使JZ863微功率無線數(shù)傳模塊 Al、JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 15同時(shí)進(jìn)行收發(fā)超聲波；它的另一個(gè)作用是當(dāng)HC-SR04 超聲波測距模塊B 16測得距離后，JZ863微功率無線數(shù)傳模塊Al給JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 15 —個(gè)信號，從而控制模擬火源熄滅。主控制單元8是本裝置的一大核心之一，一方面微處理器I控制HC-SR04超聲波測距模塊A7發(fā)送超聲波以及對JZ863無線數(shù)傳模塊A 1發(fā)送無線信號的控制，另一方面主控制單元8微處理器II控制SYN6^8中文語音合成模塊的工作。微處理器I與微處理器 II之間通信通過并口方式，微處理器I與微功率無線數(shù)傳模塊之間通過串口連接。12VDRL1. 3-12蓄電池9，它的作用是為滅火器罐中電路供電。本裝置里面用兩個(gè)超聲波測距模塊HC-SR04，一個(gè)用來發(fā)射超聲波，一個(gè)用來接收超聲波。超聲波測距模塊HC-SR04可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)到3mm ；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。使用時(shí)通過控制trig引腳控制超聲波的發(fā)送。MXC6225XU加速度傳感器6為美新公司的產(chǎn)品，它通過混合信號處理和集成IIC總線組成一個(gè)完整的傳感系統(tǒng)，可以直接和微處理器連接而不再需要A/D轉(zhuǎn)換。它的作用是檢測噴射膠管是否指向火源根部并且向火源根部掃射。LCD1602液晶顯示器14，它的作用是顯示超聲波測得的使用者與模擬火焰之間的距離。副控制單元13是本裝置的另一大核心，它的作用是控制HC-SR04超聲波測距模塊 B16接收超聲波、計(jì)算距離并顯示出來，通過串口對JZ863微功率無線數(shù)傳模塊B 15的控制，對模擬火源工作與否的控制、對四聲音樂報(bào)警器CK9561的控制。四聲音樂報(bào)警器CK9561可以產(chǎn)生四種聲音，警車聲、火警聲、救護(hù)車聲、機(jī)關(guān)槍聲。在本裝置里我們選擇火警聲，以渲染氣氛。SP-S55B 開關(guān)電源 20，輸入 220V 輸出 12V，5A。
權(quán)利要求
1.一種滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在于由以發(fā)射超聲波代替滅火劑的模擬滅火器罐和以接收超聲波而至熄火的模擬火源構(gòu)成；所述模擬滅火器罐包括一其上端設(shè)有噴射膠管(1 和頂部設(shè)有鴨嘴式壓把(14)的普通滅火器罐體(5)，壓把(14)嘴內(nèi)設(shè)有超聲波發(fā)射按鈕開關(guān)( 及檢測開關(guān)(3)，罐體表面上部設(shè)有總電源開關(guān)按鈕(4)及模式一、二、三的選擇按鈕(10、11、1幻；在噴射膠管管口內(nèi)設(shè)有發(fā)射超聲波測距模塊(7)、噴射膠管內(nèi)設(shè)置的加速度傳感器(6)；設(shè)置在罐體內(nèi)的微功率無線數(shù)傳模塊A(I)，含有微處理器I和微處理器II、功放模塊、MAX232電路模塊、中文語音合成模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和電源模塊的主控制單元(8)，設(shè)置在罐體底部的與主控制單元(8)中的電源模塊電連接的蓄電池(9)；設(shè)置在罐體內(nèi)的與功放模塊輸出端口電連接的揚(yáng)聲器(15)；所述的微功率無線數(shù)傳模塊A(I)通過串口線與主控制單元(8)上的RS-232接口電連接，RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器I的T)(D、RXD引腳電連接；發(fā)射超聲波測距模塊(7)通過導(dǎo)線與主控制單元(8)上的微處理器I的I/O引腳電連接；加速度傳感器 (6)通過導(dǎo)線與主控制單元(8)上的微處理器I的I/O引腳電連接；所述的三個(gè)模式選擇按鈕(10、11、1幻分別與主控制單元(8)上的微處理器I的I/O 引腳電連接；總電源開關(guān)按鈕(4)與電源模塊控制端電連接；所述中文語音合成模塊的RXD、T)(D通過導(dǎo)線與微處理器II的T)(D、RXD引腳電連接，中文語音合成模塊的輸出端與功放模塊相連接；所述微處理器I的Pl. 2-P1. 51/0引腳通過導(dǎo)線與微處理器II的P3. 2_Ρ3· 4、Ρ1· 61/0 引腳電連接；所述模擬火源包括一呈房子形狀的殼體、在該殼體頂部設(shè)置的作為模擬火焰的紅色絲綢(17)、設(shè)置在該殼體內(nèi)向紅色絲綢(17)吹風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)(19)、與模擬滅火器罐中的微功率無線數(shù)傳模塊A(I)互相通信的微功率無線數(shù)傳模塊B(23)、接收超聲波測距模塊(16)、 開關(guān)電源(20)、含有微處理器ΙΙΙ、ΜΑΧ232電路模塊、晶振電路、復(fù)位電路、RS-232接口和固態(tài)繼電器的副控制單元02)；所述的鼓風(fēng)機(jī)(19)與固態(tài)繼電器的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的輸入引腳通過導(dǎo)線與所述開關(guān)電源OO)的輸出引腳電連接，固態(tài)繼電器的控制引腳通過導(dǎo)線與微處理器 III的I/O引腳電連接；所述微功率無線數(shù)傳模塊B(I)通過串口線與副控制單元02)上的RS-232接口電連接，RS-232接口經(jīng)過MAX232電路模塊與微處理器III的T)(D、R)(D引腳電連接，接收超聲波測距模塊(7)通過導(dǎo)線與副控制單元02)上的微處理器III的I/O引腳電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在于在所述的模擬火源的殼體上還設(shè)有與微處理器III I/O引腳相連接的液晶顯示器01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在于在所述的模擬火源的殼體上還設(shè)有與固態(tài)繼電器輸出引腳相連接的鹵鎢燈(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在于在所述的模擬火源的殼體上還設(shè)有與固態(tài)繼電器輸出引腳相連接的四聲音樂報(bào)警器04)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在于所述的微處理器I、微處理器II、微處理器III均為具有40個(gè)引腳的AT89C52單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在所述的發(fā)射超聲波測距模塊 (7)和接收超聲波測距模塊B (16)均為HC-SR04B超聲波測距模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在所述的無線數(shù)傳模塊A(I)和微功率無線數(shù)傳模塊B 均為JZ863微功率無線數(shù)傳模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火器仿真教學(xué)裝置，其特征在所述的中文語音合成模塊為 SYN6288中文語音合成模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于教學(xué)、訓(xùn)練、考試于一體的滅火器仿真教學(xué)裝置。它由以發(fā)射超聲波代替滅火劑的模擬滅火器罐和以接收超聲波而至熄火的模擬火源構(gòu)成；設(shè)置于模擬滅火器罐上的超聲波測距模塊通過其主控單元控制發(fā)射超聲波，模擬火源中的超聲波測距模塊接收到該超聲波后，根據(jù)控制軟件設(shè)定的噴射距離及其他操作要求是否符合要求，而控制其鼓風(fēng)機(jī)是否停止吹動(dòng)象征火焰的紅色絲綢，以示實(shí)現(xiàn)滅火，并適時(shí)向操作者語音提示操作的正確與否。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)無人化教學(xué)，節(jié)省了教學(xué)資源；通過聲光電、模擬火源，消除了滅火器模擬訓(xùn)練時(shí)的安全隱患；用超聲波收發(fā)裝置代替化學(xué)燃料，能夠在各種環(huán)境下進(jìn)行無任何污染的消防訓(xùn)練。
文檔編號G09B25/00GK102411868SQ20111042075
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者佘彩東, 孫康愷, 宮鶴, 李士軍, 李洪鵬, 杜欣, 溫竹, 薛頂柱, 趙凱, 鄭祿艷, 郭穎, 顧洪軍 申請人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)